Электрический контактный мостик

 

Изобретение относится к разъединителям и шунтирующим выключателям (короткозамыкателям) постоянного и переменного тока, преимущественно многоамперным. Целью изобретения является повышение надежности контактного мостика и увеличение срока службы путем устранения окисления контактов в замкнутом состоянии и снижение их переходного сопротивления при повышении температуры. Контактный мостик выполнен в виде двух частей разомкнутого токопровода и замыкающего их электропроводного тела. Благодаря тому, что в зоне контактов поверхности электропроводного тела и частей токопровода с соответствующими продольными осями токопровода угол α выбран из соотношения a ≥ arcctg K, где K - коэффициент трения контактирующих поверхностей, возникает дополнительная сила, обеспечивающая прижатие контактирующих частей друг к другу. 3 ил.

Изобретение относится к электроаппаратостроению, а именно к разъединителям и шунтирующим выключателям (короткозамыкателям) постоянного и переменного тока, преимущественно многоамперным.

Электрические контактные мостики широко используются для замыкания и размыкания различных токопроводов, что осуществляется с помощью одного или нескольких электропроводных тел той или иной формы, например, в виде ламелей. Наиболее ответственными зонами в таких мостиках являются контактирующие участки поверхностей тел (например, ламелей) и токопровода. При изменении температуры этих поверхностей, например, от нагрева током происходит их относительный сдвиг (за счет температурного расширения или сжатия материала тел и токопровода), что со временем приводит к окислению контактирующих поверхностей, повышению переходного сопротивления контактов и даже их выгоранию.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является контактный мостик, содержащий разомкнутый токопровод в виде двух частей и его замыкающие электропроводные тела, причем в зонах контактов поверхности тел и частей токопровода образуют с соответствующими продольными осями токопровода угол α = =45^о. Равное или близкое к 45^о значение угла используется в различных контактных мостиках, поскольку оно по сравнению со случаем α = 0, соответствующим мостику с ламелями, уменьшает искривление линий тока, а значит и сопротивление мостика в целом. Однако при значениях α, равных или близких к 45^о, изменение температуры, например, от нагрева током по-прежнему вызывает относительный сдвиг контактирую- щих поверхностей мостика, что приводит к их окислению и повышению переходного сопротивления контактов.

Целью изобретения является повышение надежности контактных мостиков и увеличения срока их службы путем устранения окисления контактов в замкнутом положении и снижения их переходных сопротивлений при повышении температуры.

Цель достигается тем, что угол α в мостиковых контактах выбирается из соотношения α≥arcctg K, (1) где К - коэффициент трения контактирующих поверхностей токопровода и тел.

Специальные исследования используемых в контактах материалов (медь или серебро) показали, что ориентировочно К ≅ 0,3, (2) так что согласно соотношению (1) α≥73^о, (3) в прототипе α.= 45.

При условии (2) соотношение (1) можно представить в удобном для расчетов эквивалентном виде α≥ - K + - + - ...

На фиг. 1 показан контактный мостик с током i, содержащий разомкнутый токопровод в виде двух частей 1 и его замыкающее электропроводное тело 2, причем в точках контактов Т поверхности тела и частей токопровода образуют с его соответствующими продольными осями 00 угол α, определяемый с помощью соответствующих касательных в точках Т.

Контактный мостик работает следующим образом.

Под действием силы Р, развиваемой, например некоторой пружиной, тело 2 прижимается в точках Т к частям токопровода 1, что обеспечивает наличие электрических контактов, а следовательно, и цепи для тока i. При повышении температуры тела или токопровода, например, вследствие увеличения тока или контактного сопротивления происходит расширение токопpовода и тела вдоль осей 00. Это приведет к появлению двух сил F, действующих на тело вдоль осей 00 (на фиг.1 показана лишь одна сила). Величина может быть весьма значительной и достигать нескольких тонн. В точках контакта Т сила F содержит две составляющие: нормальную F_n = F sinα (4) и касательную F_τ= F cos α (5) Сила (4) играет положительную роль, поскольку прижимает тело к токопроводу и тем самым уменьшает контактное сопротивление. Сила (5) негативна, так как стремится сдвинуть тело в сторону разрыва контактов, а значит увеличивает их сопротивление. Однако этому сдвигу препятствует сила трения F_o = K ˙ F_п, (6) причем для его полного исключения достаточно выполнить условие
F_o ≥F_τ , (7)
которое с учетом выражений, (4)-(6) дает соотношение
ctg α≅K,
эквивалентное соотношению (1).

На фиг.2 приведены примеры конкретного выполнения контактных мостиков с углом α, удовлетворяющим условию (3), для двух наиболее важных и распространенных практических случаев, когда в качестве электропроводных тел 2 используются ролики (см. фиг.2,а) или клинья (см. фиг.2,б).

Согласно соотношениям (7) и (4) при выполнении условия (1) повышение температуры контактного мостика не приведет к сдвигу тела 2 относительно частей 1 токопровода, а обеспечит дополнительное их прижатие друг к другу силой F_n, что уменьшит переходное сопротивление контактов. Если же угол α не удовлетворяет условию, то произойдет указанный сдвиг, а следовательно, и окисление контактов, и увеличение их переходных сопротивлений. Это подтверждают изображенные на фиг. 3 экспериментальные кривые изменения контактного сопротивления R от величины постоянного тока i = 1 мостиков, соответствующих фиг. 2, б. Пунктирная кривая 1 относится к случаю α= 45^o (прототип), а сплошная 2 - к случаю α= 75^o, что согласно (3) соответствует предлагаемому решению.

Таким образом, изобретение реализует принципиально новое и практически важное свойство контактных мостиков, заключающееся в уменьшении переходного сопротивления их контактов при возрастании токовых и тепловых нагрузок. Это обеспечит повышение срока службы и надежности контактных мостиков, что особенно важно для современных многоамперных аппаратов.

Формула изобретения

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНТАКТНЫЙ МОСТИК, содержащий разомкнутый токопровод в виде двух частей и его замыкающее электропроводное тело, причем в зонах контактов поверхности электропроводного тела и частей токопровода образуют с соответствующими продольными осями разомкнутого токопровода угол α, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и увеличения срока службы путем устранения окисления контактов в замкнутом положении и снижения их переходного сопротивления при повышении температуры, угол α выбран из соотношения
α ≥ arcctg K ,
где K - коэффициент трения контактирующих поверхностей разомкнутого токопровода и электропроводного тела.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 23.10.2010

Дата публикации: 10.12.2011

---